DE193518C - - Google Patents

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

Ti 193518-KLASSE Mh. GRUPPETi 193518-CLASS Mh. GROUP

Dr. ALFRED HAUCK in SCHÖNLANKE.Dr. ALFRED HAUCK in SCHÖNLANKE.

Das vorliegende Verfahren bezieht sich aufThe present procedure relates to

alle chemischen Gasreaktionen, bei denen Gase unter Zuhilfenahme elektrischer Entladungenall chemical gas reactions, in which gases with the help of electrical discharges

einem Öxydations- bzw. Reduktionsprozeß unterworfen werden sollen.to be subjected to an oxidation or reduction process.

Eine der wichtigsten Reaktionen dieser Art ist beispielsweise die Oxydation des Stickstoffes der atmosphärischen Luft durch elektrische Funken- oder Flammenbogenentladüngen. One of the most important reactions of this type is, for example, the oxidation of nitrogen the atmospheric air by electrical spark or flame arc discharges.

Der Einfachheit halber möge das vorliegende Verfahren, das einer.vielseitigen Anwendung fähig ist, an diesem .Sonderfall — ohne Einengung seiner patentrechtlichen Tragweite — erläutert werden.For the sake of simplicity, the present method, which has a wide range of applications is able to work on this .Special case - without restricting its scope under patent law - be explained.

Bei den derzeit bekannten Verfahren zur Stickstoffoxydation besteht der Reaktionsherd aus der elektrischen Flamme (Funkenentladung o. dgl.), und zwar brennt diese gemeinhin frei in einem mehr oder minder großen, mit den Reaktionsgasen (Sauerstoff-Stickstoffgemisch) erfüllten Raum.In the currently known processes for nitrogen oxidation, the reaction center consists of the electric flame (spark discharge or the like), and this usually burns freely in a more or less large, with the reaction gases (oxygen-nitrogen mixture) filled space.

Die bei hohen Temperaturen des Reaktionsherdes, und zwar unter bedeutendem Energieverbrauch gebildeten Stickoxyde werden sodann gemeinhin an anderer Stelle zu Salpetersäure bzw. Nitraten umgesetzt.Those at high temperatures of the reaction hearth, with considerable energy consumption The nitrogen oxides formed are then commonly converted to nitric acid elsewhere or nitrates implemented.

Bei der Umsetzung von Stickoxyden mitWhen implementing nitrogen oxides with

Wasser wird jedoch pro .1 Mol. NO die beträchtliche Energiemenge von 36500 cal frei, während zur Bildung von 1 Mol. NO 21600 cal aufgewendet werden müssen.However, water releases the considerable amount of energy of 36500 cal per .1 mole of NO , while 21600 cal must be expended to form 1 mole of NO.

Die direkte Bindung des Stickstoffes zu höheren Oxydstufen als dem N 0, etwa Salpetersäure oder salpetersauren Salzen o. dgl., ist somit bei thermochemisch gekoppeltem Verlauf ein stark exothermischer Prozeß.The direct binding of nitrogen to higher oxide levels than N 0, such as nitric acid or nitric acid salts or the like, is thus a strongly exothermic process in the case of a thermochemically coupled course.

So werden beispielsweise . theoretisch bei der direkten Oxydation zu H N O₃ pro I kg Stickstoff ausFor example. theoretically in the direct oxidation to HN O ₃ per 1 kg of nitrogen

N + —N + -

H₂OH ₂ O

10281028

kg calkg cal

= 1,2= 1.2

KilowattstundenKilowatt hours

kg JVkg JV

35003500

4040

4545

kg calkg cal

kg IVkg IV

KilowattstundenKilowatt hours

= 4.i— kgiV ~'= 4.i— kgiV ~ '

also erhebliche Energiemengen frei.so considerable amounts of energy are released.

Bei den bislang bekannten Oxydationsverfahren des Stickstoffes ist jedoch der eigentliche Reaktionsherd von dem Vorgang der weiteren Umsetzung zu höheren Verbindungsstufen (Umsetzung der Stickoxyde in Salpetersäure, Nitraten usw.) zeitlich, räumlich und technologisch getrennt.In the previously known oxidation process of nitrogen, however, is the actual one Reaction source from the process of further conversion to higher connection levels (conversion of nitrogen oxides into nitric acid, Nitrates etc.) separated in time, space and technology.

In dieser thermochemischen Trennung der Reaktionsprozesse, welche die Bindung des atmosphärischen Stickstoffes bedingen, ist allem Anscheine nach die Ursache der relativ niedrigen energetischen Ausbeute zu erblicken, die bekannten Verfahren (Bradley, Lovejoy, Muthmann-Hof er, Birkeland-Eyde, Heibig, Siemens, v. Lepel u. a.) anhaftet und deren wirtschaftliche An-In this thermochemical separation of the reaction processes that bind the atmospheric nitrogen is apparently the cause of the relative low energetic yield, the known processes (Bradley, Lovejoy, Muthmann-Hof er, Birkeland-Eyde, Heibig, Siemens, v. Lepel among other things) adheres and their economic

wendbarkeit zur Deckung des terrestrischen Stickstoffbedarfes aus der atmosphärischen Luft in Frage stellt.reversibility to cover the terrestrial nitrogen demand from the atmospheric one Air questions.

Die vorliegende Erfindung wurde durch die Erwägung geleitet, daß bei Dissoziationen bzw. Assoziationen — insbesondere bei den derzeit bekannten Verfahren — sich die entstehende bezw. die zu' erzielende Molekülgattung dem aus verschiedenen Molekülgattungen bestehenden Gasgemisch gar nicht oder zu nur geringem Teil entziehen läßt bzw. sich nach seiner unmittelbaren Entstehung zum größeren Teil wieder zersetzt.
Der Erfindung gemäß werden nun die in einem Reaktionsherd gebildeten Molekülgattungen — gemeinhin in statu riascendi — durch eine Flüssigkeit, die den Reaktionsherd völlig oder zum Teil umgibt, chemisch gebunden oder kondensiert.The present invention was guided by the consideration that in the case of dissociations or associations - in particular in the currently known methods - the resulting or. the molecular species to be achieved cannot be withdrawn at all or only to a small extent from the gas mixture consisting of different molecular species or, after its immediate formation, largely decomposes again.
According to the invention, the types of molecules formed in a reaction center - commonly in statu riascendi - are chemically bound or condensed by a liquid which completely or partially surrounds the reaction center.

Das Verfahren, das naturgemäß mannigfaltige technologische Ausführungsformen zuläßt, möge an einem schematischen Beispiel verdeutlicht werden.The process, which naturally allows a variety of technological embodiments, may be illustrated with a schematic example.

Taucht man eine unter Spannung stehende, relativ gut leitende Elektrode aus Metall, Kohle, Metalloxyden, Metallsalzen o. dgl., die von einer im kalten Zustande nichtleiten-Röhre umgeben ist, in eine Flüssigkeit ein und steht dieser Hohlröhre bzw. Hohlelektrode eine zweite, gleichfalls unter Spannung stehende Elektrode (Platte, Röhre o. dgl.) gegenüber, so kann man stets bei geeigneter Stromspannung und Stromdichte stille bis laut knatternde und flammenbogenartige elekirische' Entladungen unter der Flüssigkeit hervorrufen.If you immerse a live, relatively good conductive metal electrode, Coal, metal oxides, metal salts or the like, which are fed from a tube that does not conduct when cold is surrounded, a liquid and is this hollow tube or hollow electrode a second, also energized electrode (plate, tube, etc.) on the other hand, one can always with a suitable voltage and current density still up to loudly crackling and arc-like electrical discharges under the liquid cause.

Führt man nun durch die erstgenannte Hohlelektrode oder auf sonst beliebige und geeignete Weise in diese Entladungszone, die innerhalb der Kondensationsflüssigkeit unterhalten wird, das gasförmige Reaktionsgemisch (Stickstoff-Sauerstoff o. dgl.) ein, so werden die in dem Herd der elektrischen Entladung gebildeten Reaktionsprodukte von der diesen Reaktionsherd umgebenden Flüssigkeit sofort aufgenommen, kondensiert, chemisch gebunden oder chemisch umgesetzt.If you now lead through the first-mentioned hollow electrode or on any other and suitable way in this discharge zone, which entertained within the condensation liquid is, the gaseous reaction mixture (nitrogen-oxygen o. The like.) a, so will the reaction products formed in the center of the electrical discharge from the liquid surrounding this reaction center immediately absorbed, condensed, chemically bound or chemically converted.

Bei der Stickstoffoxydation setzen sich beispielsweise die lediglich intermediär gebildeten Stickoxyde sofort in statu nascendi mit dem den Reaktionsherd (Lichtbogen oder sonstige elektrische Entladungsform) umgebenden Medium direkt zu höhereti Verbindungsstufen (Salpetersäure, Nitrate, Nitrite usw.) um.In the case of nitrogen oxidation, for example, those only formed as intermediates settle Nitrogen oxides immediately in statu nascendi with those surrounding the reaction center (electric arc or other form of electrical discharge) Medium directly to higher levels of compounds (nitric acid, nitrates, nitrites etc.) around.

In diesen wie in ähnlichen Fällen bedarf die Bildung des Endproduktes keines Aufwandes von Fremdenergie, vielmehr kommt der dem Reaktionsherd zugeführten elektrischen Energie im eigentlichen Sinne die Aufgabe zu, den Reaktionsprozeß als solchen auszulösen und zu regeln.In these as in similar cases, the formation of the end product does not require any effort from external energy, rather the electrical energy supplied to the reaction hearth comes in the true sense of the word Task to initiate and regulate the reaction process as such.

Als Bindungs- bzw. Kondensationsflüssigkeit kommen außer Wasser und wäßrigen Lösungen feuerflüssige Schmelzen in Frage, die sich an der Bindung und Bildung der intermediären Reaktionsprodukte beteiligen können, worauf E. Rasch aufmerksam gemacht hat (Dingl. polyt. Journ. Bd. 318, S. 262 — 266).In addition to water and aqueous liquids, there are also water and water as binding or condensation liquids Solutions molten melts in question, which are involved in the bonding and formation of the Intermediate reaction products can participate, which E. Rasch drew attention to has (Dingl. polyt. Journ. Bd. 318, Pp. 262-266).

Versuche haben gezeigt, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, daß die Entladungsbzw. Reaktionszone aus leuchtenden Flammenbögen o. dgl. besteht, vielmehr scheint es in manchen Fällen hinreichend zu sein, daß an einer oder beiden Elektroden hohe Energiedichten herrschen.Tests have shown that it is not absolutely necessary that the Entladungsbzw. Reaction zone made up of glowing arcs of flame o. The like. Rather, it seems to be sufficient in some cases that an one or both electrodes have high energy densities.

Besonders geeignet für das vorliegende Verfahren haben sich Verbundelektroden aus Leitern zweiter Klasse (vgl. Patentschriften H72i4und 137788, Kl. 12f) erwiesen. Versuche haben erwiesen, daß diese .Elektroden auch unter kalten Flüssigkeiten einen Lichtbogen bilden, dessen Strombasis aus glühenden Metalloxyden o. dgl. besteht.Composite electrodes have proven to be particularly suitable for the present method Second class ladders (see patents H72i4 and 137788, class 12f). try have shown that these electrodes create an arc even under cold liquids Form, the current base of which consists of glowing metal oxides or the like.

Es liegt auf der Hand, daß bei Anwendung von Gleichstrom auch eine große Gruppe von Reduktionsprozessen ausführbar wird, da der an der Kathode abgeschiedene Wasserstoff die in die Entladungszone (Lichtbogen o. dgl.) eingeförderten jeweiligen Gase reduziert. It is obvious that when direct current is used, a large group can be carried out by reduction processes, since the hydrogen deposited on the cathode the respective gases fed into the discharge zone (arc or the like) are reduced.

Zweckmäßig wird man häufig, insbesondere im letzterwähnten Falle, das an der Anode abgeschiedene Gas (Sauerstoff) durch Diaphragmen o. dgl. von dem Reaktionsherd fernhalten.It is often expedient, especially in the last-mentioned case, to do that at the anode Keep separated gas (oxygen) away from the reaction hearth through diaphragms or the like.

Von Wert ist es, daß man pyrochemische Prozesse nach vorliegendem Verfahren auch unter hohem Druck in konstruktiv einfacher und sicherer Weise ausführen kann.It is worth having pyrochemical Processes according to the present method are structurally simpler, even under high pressure and can do it safely.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:Patent Claims: 1. Verfahren zur Ausführung von Gasreaktionen mit Hilfe elektrischer Entladungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase in eine als Reaktionsherd dienende Gassphäre eingeführt werden, die durch elektrische Entladungen (Flammenbögen1. Process for carrying out gas reactions with the aid of electrical discharges, characterized in that the gases are introduced into a gas sphere serving as a reaction hearth which passes through electrical discharges (flame arcs o. dgl.) in einer Flüssigkeit gebildet wird.o. The like.) Is formed in a liquid. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Elektroden, die aus Leitern zweiter Klasse bestehen.2. The method according to claim 1, characterized by the use of Electrodes made up of second-class conductors.